四)工业电子领域在工业自动化控制设备中,如大功率变频器、伺服驱动器等,内部的功率半导体器件(如IGBT等)发热量大,需要可靠的散热措施。氧化铝陶瓷散热基板或金属-陶瓷复合散热基板常被应用于此,通过良好的散热性能维持这些器件的正常工作温度,确保工业设备的精确控制和稳定运行,避免因过热引发的生产中断或设备损坏等问题,保障工业生产的高效性和连续性。五、散热基板的发展趋势(一)高性能材料研发未来,科研人员将继续致力于研发具有更高导热系数、更低热阻以及更好热匹配性的新材料作为散热基板。例如,探索新型陶瓷材料、碳纳米材料与金属的复合工艺,开发出能在极端高温、高功率密度环境下仍具备杰出散热性能的基板材料,以满足航空航天、高级芯片等领域不断提升的散热需求。碳纳米涂层作为一种散热材料,可以将碳纳米管与多种其他材料结合,形成高效的散热效果。江苏绝缘性散热基板5G基站外壳
三)汽车电子领域新能源汽车的发展对电子设备的散热提出了更高要求。在电动汽车的电机控制器率模块工作时会产生大量热量,金属-陶瓷复合散热基板或铜基散热基板被用于此处,一方面保证电气绝缘,防止漏电短路影响汽车行驶安全,另一方面快速将热量散发出去,保障电机控制器的稳定工作,进而确保电动汽车的动力输出和行驶性能。同时,汽车的车载娱乐系统、自动驾驶辅助系统等电子设备,也需要散热基板来解决散热问题,防止因高温导致系统故障,保障行车安全和舒适性。江苏绝缘性散热基板太阳能电池碳纳米管垂直散热技术是一种利用碳纳米管(CNTs)独特性质进行高效散热的解决方案。

导热系数是衡量散热基板导热能力的指标,它反映了材料在单位时间内传导热量的快慢程度,单位为瓦特每米开尔文(W/m・K)。导热系数越高,意味着基板能够更迅速地将电子元件产生的热量传导出去,对于保障电子设备的散热效率至关重要。不同类型的散热基板因其材料和结构差异,导热系数有较大不同,如前面提到的铜基散热基板导热系数高于铝基散热基板,这也是在高散热需求场景下优先选择铜基基板的重要原因之一。如前面提到的铜基散热基板导热系数高于铝基散热基板,这也是在高散热需求场景下优先选择铜基基板的重要原因之一。
PCB是电子设备主要部件,包括电阻、芯片、三极管等,其中芯片发热功率很高,常见CPU为70~300W,是主要发热源。因PCB高集成化,其发热功率不断提升。过高温度对电子设备性能、可靠性、寿命等严重不利。元器件温度相关失效包括机械失效与电气失效。机械失效是温度变化时,结合的各种材料热胀冷缩程度不同,造成材料变形、屈服、断裂等。电气失效是温度变化导致元器件性能改变,如晶体管、芯片电阻等,进而造成热逸溃、电过载;同时温度过高导致电子大量迁移和原子振动加速,造成离子迁移不受控和电子轰击原子现象,引发离子污染和电迁移。这将严重影响元器件的安全、稳定、寿命等。元器件散热分为芯片级、封装级、系统级,芯片级和封装级散热从优化材料和制造工艺入手,降低热阻,而系统级散热是使用合适的散热结构和冷却技术设计符合需求的散热系统,保证元器件能安全长效工作。国际半导体技术发展组织提出,系统级冷却是限制芯片能量损失增长的主要原因。这表明高性能系统级散热技术的重要性。相较于传统散热材料,纳米碳管的导热性能更加优异,能够更快地传导热量,从而降低电脑等设备的温度。

高温会对电子元器件的稳定性、可靠性和寿命产生有害的影响,譬如过高的温度会危及半导体的结点,损伤电路的连接界面,增加导体的阻值和造成机械应力损伤。因此确保发热电子元器件所产生的热量能够及时的排出,己经成为微电子产品系统组装的一个重要方面,而对于集成程度和组装密度都较高的便携式电子产品(如笔记本电脑等),散热甚至成为了整个产品的技术瓶颈问题。在微电子领域,逐步发展出一门新兴学科一热管理 (Thermal Management),专门研究各种电子设备的安全散热方式、散热设备及所使用的材料。碳纳米管因其独特的纳米结构和优异的力学性能,表现出极高的弹性模量和较小的应变。江苏绝缘性散热基板太阳能电池
汽车、船舶:在汽车、船舶等交通工具中,碳纳米散热基板可用于关键零部件的散热,提高行驶效率和安全性。江苏绝缘性散热基板5G基站外壳
通过微纳加工技术对散热基板的结构进行精细优化,如在基板内部构建微纳尺度的热传导通道、热管结构等,增加热量传递的路径和效率,进一步降低热阻。同时,利用微纳结构来调控材料的热学性能,实现对散热的精细控制,使散热基板能够更好地适应不同电子元件的散热需求,提高电子设备的整体散热效能。(三)多功能一体化集成散热基板有望朝着多功能一体化的方向发展,不仅具备散热功能,还能集成温度监测、自动调节散热策略、电磁屏蔽等多种功能。例如,在基板内嵌入微型温度传感器和智能控制芯片,根据实时温度自动调整散热方式和强度,或者通过添加特殊的电磁屏蔽材料,在散热的同时防止电磁干扰,提高电子设备的稳定性和安全性,减少外部因素对电子设备性能的影响。江苏绝缘性散热基板5G基站外壳